精品解析：山东省青岛市即墨区实验高级中学2024-2025学年高二上学期第三次质量检测物理试卷

青岛市即墨区实验高级中学2023级2024-2025学年度 物理学科第三次质量检测试题 一、单项选择题(本题共8小题，每小题3分，共24分、在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的) 1. 回旋加速器工作原理示意图如图所示，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，两盒间的狭缝很小，粒子穿过的时间可忽略，它们接在电压为U、频率为f的交流电源上；若A处粒子源产生的氘核（）能在加速器中被加速到出加速器，下列说法中正确的是（　　） A. 不改变磁感应强度B和交流电源频率f，该回旋加速器不能用于加速α（）粒子 B. 若只增大磁感应强度B，则氘核获得的最大动能增大 C. 若只增大交流电压U，则氘核在回旋加速器中运行时间会变短 D. 若只增大交流电压U，则氘核获得的最大动能增大 【答案】C 【解析】 【详解】A．粒子若能被加速，则所加交流电源的频率等于粒子在磁场中做圆周运动的频率，即 不改变磁感应强度B和交流电源频率f，因α（）粒子的比荷等于氘核（）的比荷，则该回旋加速器也能用于加速α（）粒子，选项A错误； B．只增大磁感应强度B，则粒子在磁场中做圆周运动的周期改变，则氘核不能被加速，选项B错误； C．若只增大交流电压U，不会改变质子在回旋加速器中运行的周期，但加速次数减少，则运行时间也会变短，故C正确； D．粒子在加速器中能获得的最大动能，根据 可得 若只增大交流电压U，则氘核获得的最大动能不变，选项D错误。 故选C。 2. 如图所示为洛伦兹力演示仪的结构示意图，演示仪中有一对彼此平行且共轴的励磁圆形线圈，通入电流I后，能够在两线圈间产生匀强磁场；玻璃泡内有电子枪，通过加速电压U对初速度为零的电子加速并连续发射。电子刚好从球心O点正下方的S点水平向左射出，电子通过玻璃泡内稀薄气体时能够显示出电子运动的径迹。则下列说法正确的是（　　） A. 若要正常观察电子径迹，励磁线圈的电流方向应为逆时针（垂直纸面向里看） B. 若保持U不变，增大I，则圆形径迹的半径变大 C. 若同时减小I和U，则电子运动的周期减小 D. 若保持I不变，减小U，则电子运动的周期将不变 【答案】D 【解析】 【详解】A．若要正常观察电子径迹，则电子需要受到向上的洛伦兹力，根据左手定则可知，玻璃泡内的磁场应向里，根据安培定则可知，励磁线圈的电流方向应为顺时针，故A错误； B．电子在磁场中，向心力由洛伦兹力提供，则有 可得 而电子进入磁场的动能由电场力做功得到，即 即U不变，则v不变。由于m、q不变，而当I增大时，B增大，故半径减小，故B错误； C．因为，所以电子运动的周期与U无关，当减小电流I时，则线圈产生的磁场B也减小，则电子运动的周期T增大，故C错误； D．由C中分析可知，I不变，U减小，T不变，故D正确。 故选D。 3. 如图所示，边长为L的正方形CDEF区域内有方向垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，对角线CE和DF的交点为P，在P点处有一粒子源，可以连续不断地向纸面内各方向发射出正离子。已知离子的质量为m、电荷量为q，不计离子重力及离子间相互作用力。则离子不可能射出正方形区域的发射速率v应满足（　　） A. 0<v≤ B. 0<v≤ C. 0<v≤ D. 0<v≤ 【答案】D 【解析】 【详解】粒子在磁场中恰好不射出的轨迹如图所示 根据几何知识可知，其轨道半径为 因为 所以有 所以粒子不从磁场射出的速度需要满足0<v≤，故ABC错误，D正确。 故选D。 4. 电磁场与现代高科技密切关联，并有重要应用。对以下四个科技实例，说法正确是（　　） A. 图甲的速度选择器能使速度大小的粒子沿直线匀速通过，但与粒子的带电性质、带电量无关，但与速度方向有关 B. 图乙的磁流体发电机正常工作时电流方向为a→R→b，电阻R两端的电势差等于发电机的电动势 C. 图丙是质谱仪工作原理示意图，粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝，粒子的比荷越小 D. 图丁为霍尔元件，无论载流子带正电或负电，稳定时都是左侧的电势低于右侧的电势 【答案】A 【解析】 【详解】A．电场的方向与B的方向垂直，带电粒子从左端进入复合场，受电场力和洛伦兹力，且二力是平衡力，即 解得 可知不管粒子带正电还是带负电都可以匀速直线通过，所以与粒子的带电性质及带电量无关，当带电粒子从右端进入时，所受电场力与洛伦兹力方向均相同，不能匀速直线通过。可见与速度方向有关，故A正确； B．由左手定则知正离子向上偏转，负离子会向下偏转，所以P板是电源正极，Q板是电源负极，正常工作时电流方向为，但电路工作时等离子体也有电阻，故电阻R两端的电势差等于发电机的路端电压，小于发电机的电动势，故B错误； C．粒子先经过加速电场，然后进入速度选择器，从S3射入磁场时的速度相同，进入磁场后根据公式 得 故粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝S3，则r越小，粒子的比荷越大，故C错误； D．若载流子带负电，由左手定则可知，负粒子向左端偏转，所以稳定时元件左侧的电势低于右侧的电势；若载流子带正电，由左手定则可知，正粒子向左端偏转，所以稳定时元件左侧的电势高于右侧的电势，故D错误。 故选A。 5. 如图所示，倾角为θ的粗糙绝缘斜面（足够长）置于方向垂直纸面向外的匀强磁场中，磁感应强度为B。质量为 m、电荷量为q的带电滑块由静止释放，下滑 x 距离后飞离斜面。已知滑块与斜面间的动摩擦因数为μ，下列说法正确的是（　　） A. 滑块带负电 B. 滑块在斜面上做匀加速直线运动 C. 滑块离开斜面瞬间的速率为 D. 滑块克服摩擦力做的功为 μmgx cos θ 【答案】C 【解析】 【详解】A．下滑x距离后飞离斜面，说明滑块所受洛伦兹力垂直于斜面向上，由左手定则可知，滑块带正电，故A错误； B．滑块由静止释放后在斜面上向下做加速运动，当滑块的速度为v时所受洛伦兹力F=qvB，对滑块，由牛顿第二定律得： 解得： 滑块向下做加速运动，速度v不断增大，加速度a不断增大，滑块在离开斜面前做加速度增大的加速运动，故B错误； C．斜面对滑块的支持力恰好为零时将离开斜面，设此时滑块的速度为v′，在垂直于斜面方向，有： 解得： v′= 故C正确； D．从滑块开始下滑到离开斜面过程，设滑块克服摩擦力做功为Wf，对滑块，由能量守恒定律得： 解得： 故D错误。 故选C。 6. 如图所示，圆心为O、半径为的金属圆形轨道固定在水平面内，长度为的直导体棒OA置于圆导轨上面，金属圆形轨道内存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度的大小，直导体棒O端和圆轨道引出导线分别与电阻、和电容器相连。导体棒在外力作用下绕O点以角速度顺时针匀速转动。已知导体棒的电阻，，，电容器的电容，不计金属圆形导轨电阻，下列说法中正确的是（　　） A. 通过导体棒的电流为 B. M板带负电 C. 外力做功的功率为 D. 电容器极板的带电荷量 【答案】D 【解析】 【详解】A．由导体切割磁感线产生电动势可知 由闭合电路欧姆定律有 故A错误； B．由右手定则可以判断，导体棒中的电流方向为O到A，所以电容器M板带正电，故B错误； C．回路消耗的总电功率 由能量转化与守恒可知外力做功的功率等于回路消耗的总功率，即 故C错误； D．由欧姆定律可知电容器两端的电压 所以电容器的带电量 故D正确。 故选D。 7. 如图所示，MN、PQ是水平方向的匀强磁场的上下边界，磁场宽度为L．一个边长为a的正方形导线框（L>2a）从磁场上方下落，运动过程中上下两边始终与磁场边界平行．线框进入磁场过程中感应电流i随时间t变化的图象如右图所示，则线框从磁场中穿出过程中线框中感应电流i随时间t变化的图象可能是以下的哪一个（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】由题意可知，线框进入磁场过程中感应电流i随时间t变化的图象如图（乙）所示，由法拉第电磁感应定律可知，线框匀速进入磁场，由于L＞2a，当完全进入磁场后，因磁通量不变，则没有感应电流，线框只受到重力，使得线框速度增加，当出磁场时，速度大于进入磁场的速度，由法拉第电磁感应定律可知，出磁场的感应电流大于进磁场的感应电流，导致出磁场时的安培力大于重力，导致线框做减速运动，根据牛顿第二定律，BIL-mg=ma，则做加速度在减小的减速运动，故B正确，ACD错误；故选B． 【点睛】由题意可知，线框进入磁场时，做匀速直线运动，根据L＞2a，则可知，出磁场时，速度与进入磁场速度相比较，从而确定线框的运动性质，进而由法拉第电磁感应定律，可求得感应电流的大小如何变化，即可求解． 8. 如图所示，边长为的正三角形内存在垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度大小为。的中心处有一粒子源，能够沿平面向任意方向发射速率为的粒子，粒子的质量为，电荷量为，不计粒子的重力。则粒子在磁场中运动的最短时间为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】假设粒子带正电，磁场的方向垂直纸面向里，粒子运动轨迹的半径满足 解得 则当轨迹如图所示，即粒子水平向左进入磁场时 由图可知，轨迹对应的圆周角为，粒子在磁场中的周期为 粒子在磁场中运动的最短时间为 故ABD错误，C正确。 故选C。 二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分) 9. 图甲所示为扬声器的实物图，图乙为剖面图，线圈处于磁场中，当音频电流信号通过线圈时，线圈带动纸盆振动发出声音。俯视图丙表示处于辐射状磁场中的线圈，磁场方向如图中箭头所示。则下面说法正确的是（　　） A. 环形磁体产生的磁感线是不闭合的 B. 图丙中，线圈上各点的磁感应强度不同 C. 当电流方向改变时线圈所受安培力方向一定改变 D. 图丙中当电流沿逆时针方向时，对应图乙中线圈所受安培力向上 【答案】BC 【解析】 【详解】A．磁感线是闭合的曲线，故A错误； B．磁感应强度是矢量，线圈上各点的磁感应强度大小相同，方向不同，故B正确； C．安培力方向由磁场方向和电流方向公共决定，电流方向改变安培力方向一定改变，故C正确； D．根据左手定则可判定，线圈所受安培力方向竖直向下，故D错误； 故选BC。 10. 如图甲，螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场，图中箭头所示方向为其正方向．螺线管与导线框abcd相连，导线框内有一小金属圆环L，圆环与导线框在同一平面内．当螺线管内的磁感应强度B随时间按图乙所示规律变化时（ ） A. 在t1～t2时间内，L有收缩趋势 B. 在t2～t3时间内，L有扩张趋势 C. 在t2～t3时间内，L内有逆时针方向的感应电流 D. 在t3～t4时间内，L内有顺时针方向的感应电流 【答案】AD 【解析】 【详解】根据法拉第电磁感应定律可知 结合楞次定律可知，在t1～t2时间内，外加磁场磁感应强度增加且增加的越来越快，则在导线框中产生沿顺时针方向的电流且强度增加，该电流激发的磁场强度增强，故L有收缩趋势；在t2～t3时间内，外加磁场磁感应强度的变化是均匀的，则在导线框中产生沿逆时针方向的电流且强度不变，L中无感应电流产生；在t3～t4时间内，外加磁场磁感应强度减小且减小的越来越慢，则在导线框中产生沿顺时针方向的电流且强度减小，该电流激发垂直纸面向里穿过圆环的磁场，故由楞次定律可判断圆环L内有顺时针方向的感应电流。 故选AD。 11. 如图所示，PQ、MN是固定在竖直平面内的光滑金属导轨，导轨间距离为L。一长度也为L、质量为m、电阻为r的导体棒GH，与导轨良好接触。一原长为L0，劲度系数为k的轻弹簧一端连接在导体棒的中点，另一端固定于水平地面。导体棒处在磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨所在平面水平向里的匀强磁场中。图中直流电源的电动势为E、内阻不计，电容器的电容为C，R1、R2为定值电阻，重力加速度为g，弹簧一直处于弹性限度内。初始时，开关断开，导体棒处于水平静止状态。现闭合开关，待电路重新稳定后（导体棒始终处于水平状态）。下列说法正确的是（ ） A. 导体棒中电流为 B. 轻弹簧的长度为 C. 电容器所带的电荷量为 D. 导体棒的重力势能减小了 【答案】ABD 【解析】 【详解】A．现闭合开关，待电路重新稳定后，由闭合电路欧姆定律，导体棒中电流 故A正确； B．导体棒所受安培力 由左手定则可判断出安培力竖直向下，由平衡条件 mg＋F = kx 解得弹簧压缩量 则轻弹簧的长度为 故B正确； C．导体棒两端电压 由于R2中电流为零，所以电容器两端电压也为 再根据可得电容器所带的电荷量为 故C错误； D．初始时，弹簧压缩量 闭合开关，待电路重新稳定后，弹簧压缩量 所以导体棒的重力势能减小了 故D正确。 故选ABD。 12. 洛伦兹力演示仪的电子束在匀强磁场中的运动轨迹可以呈“螺旋”状。现将这一现象简化成如图所示的情景来讨论：在空间存在平行于某个坐标轴方向的匀强磁场，由坐标原点在xOy平面内以初速度沿与x轴正方向成角的方向射入磁场的电子运动轨迹为螺旋线，其轴线平行于x轴，直径为D，螺距为，则下列说法中正确的是（　　） A. 匀强磁场的方向一定沿x轴正方向 B. 若仅增大电子入射的初速度，则直径D增大，而螺距将减小 C. 若仅增大匀强磁场的磁感应强度，则直径D减小，而螺距不变 D. 若仅增大角，则直径D增大，而螺距将减小 【答案】AD 【解析】 【详解】A．将电子的初速度沿x轴及y轴方向分解，沿x方向速度与磁场方向平行，做匀速直线运动且 沿y轴方向速度与磁场方向垂直，洛伦兹力提供向心力做匀速圆周运动，由左手定则可知，磁场方向沿x轴正方向，故A正确； BC．根据 解得 所以 所以，若仅增大磁感应强度B，则、均减小，若仅增大，则、皆按比例增大，故BC错误； D．若仅增大，根据 可得D增大，根据 可得减小。故D正确。 故选AD。 三、非选择题(本题共6小题，共60分) 13. 在图甲中，不通电时电流计指针停在正中央，当闭合开关时，观察到电流计指针向左偏。现按图乙连接方式将电流计与螺线管B连成一个闭合回路，将螺线管A与电池、滑动变阻器和开关S串联成另一个闭合回路。 （1）闭合开关S后，将螺线管A插入螺线管B的过程中，螺线管B的______端（选填“上”或“下”）为感应电动势的正极； （2）螺线管A放在B中不动，开关S突然断开的瞬间，电流计的指针将______（选填“向左”“向右”或“不发生”）偏转； （3）螺线管A放在B中不动，滑动变阻器的滑片向左滑动，电流计的指针将______（选填“向左”“向右”或“不发生”）偏转。 【答案】 ①. 下 ②. 向右 ③. 向左 【解析】 【详解】（1）[1]将开关S闭合后，将螺线管A插入螺线管B的过程中，穿过线圈的磁通量向下增加，根据楞次定律可知，螺线管B的感应电流从上到下，则螺线管B的下端为感应电动势的正极； （2）[2]因闭合开关时，观察到电流计指针向左偏，即电流从哪方流入指针就偏向哪方；螺线管A放在B中不动，开关S突然断开的瞬间，穿过线圈B的磁通量向下减小，则根据楞次定律可知线圈B中的感应电流从下到上，则感应电流从右端流入电流计，则电流计的指针将向右偏转； （3）[3]螺线管A放在B中不动，滑动变阻器的滑片向左滑动，阻值变小，则电流增大，即穿过线圈B的磁通量向下增大，则根据楞次定律可知线圈B中的感应电流从上到下，则感应电流从左端流入电流计，则电流计的指针将向左偏转。 14. 测一节干电池的电动势E和内阻r。某同学设计了如图甲所示的实验电路，已知电流表内阻与电源内阻相差不大。 （1）连接好实验电路，开始测量之前，滑动变阻器R滑片P应调到_____________（选填“a”或“b”）端。 （2）闭合开关S1，S2接位置1，改变滑片P的位置，记录多组电压表、电流表示数。 （3）重复（1）操作，闭合开关S1，S2接位置2，改变滑片P的位置，记录多组电压表、电流表示数。 （4）建立坐标系，在同一坐标系中分别描点作出S2接位置1、2时图象如图乙所示。 ① S2接2时的图线是图乙中的_______________（选填“A”或“B”）线。 ② 每次测量操作都正确，读数都准确。由于S2接位置1，电压表的分流作用，S2接位置2，电流表的分压作用，分别测得的电动势和内阻与真实值不相等。则由图乙中的A和B图线，可得电动势和内阻的真实值，E=______________V，r=______________Ω。（保留3位有效数字） ③进一步对该实验误差进行分析，下列说法中正确的是______。 A．开关S2接1时，电池电动势的测量值等于真实值，电池内阻的测量值小于真实值。 B．开关S2接1时，电池电动势的测量值小于真实值，电池内阻的测量值大于真实值。 C．开关S2接2时，电池电动势的测量值等于真实值，电池内阻的测量值大于真实值。 D．开关S2接2时，电池电动势的测量值小于真实值，电池内阻的测量值小于真实值。 【答案】 ①. a ②. A ③. 1.50 ④. 1.50 ⑤. C 【解析】 【详解】（1）[1]为保护电流表，开始测量之前，滑动变阻器R的滑片P应调到阻值最大的a端； （2）[2]当S2接1位置时，可把电压表与电源并联看作一个等效电源，设电压表内阻为，则电动势和内阻测量值分别为 ， 可知电动势和内阻的测量值均小于真实值； 当S2接2位置时，可把电流表与电源串联看作一个等效电源，设电流表内阻为，则电动势和内阻测量值分别为 ， 可知电动势的测量值等于真实值，内阻的测量值均大于真实值； 则S2接2时的图线是图乙中的A线。 （4）②[3]当S2接2位置时，可把电流表与电源串联看作一个等效电源，根据闭合电路欧姆定律可知电动势测量值等于真实值，图线应是A线，则有 [4]当S2接1位置时，图线的B线对应的短路电流为真实值，为 内阻的真实值为 ③[5]AB．开关S2接1时，可把电压表与电源并联看作一个等效电源，可知电动势和内阻的测量值均小于真实值；故AB错误； CD．开关S2接2时，可把电流表与电源串联看作一个等效电源，可知电动势的测量值等于真实值，内阻的测量值均大于真实值；故C正确，D错误。 故选C。 15. 如图甲所示，边长为L的n匝正方形金属线圈置于垂直线圈平面的磁场中，线圈的总电阻为R，用导线e、f连接一阻值也为R的定值电阻，其他电阻不计。磁场的磁感应强度B随时间的变化关系如图乙所示，正方向为垂直线圈平面向外。求： （1）在0到时间内，通过电阻R的电荷量； （2）在到时间内，电阻R两端的电压哪端高，高多少。 【答案】（1）；（2）e端高， 【解析】 【详解】（1）在0到t1时间内，根据法拉第电磁感应定律 联立解得 （2）在2t1到3t1时间内，电路的总电动势为 电阻R两端的电压为 根据楞次定律知，e端电势高，高 16. 如图所示，用粗细均匀同种导线制成的正方形导线框，边长，质量，总电阻，从距离宽度的匀强磁场区域上边缘高处自由下落。当线框下边ab刚进入匀强磁场区域时，线框开始做匀速运动。（g取）求： （1）磁感应强度B的大小； （2）下边ab刚进入匀强磁场区域时，ab边两端的电压U大小； （3）线框在穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热Q； （4）全过程导线截面通过的电量q。 【答案】（1）；（2）；（3）；（4）0.02C 【解析】 【详解】（1）由题意得，线框进入磁场时受力平衡，故有 安培力为 感应电动势为 由闭合电路欧姆定律得 当线框下边ab刚进入匀强磁场区域时，由动能定理得 解得 （2）线圈进入磁场时切割磁感线产生的感应电动势 ab两端的为路端电压，即 故下边ab刚进入匀强磁场区域时，ab边两端的电压 （3）线圈从ab边进入磁场到cd边离开磁场的整个过程中保持匀速运动，因此从初始静止状态到cd边离开磁场整个过程使用动能定理有 从初始静止状态到ab边进入磁场整个过程使用动能定理有 克服安培力做功等于线框中产生的焦耳热 解得 （4）线圈在穿过整个磁场区域的过程中，磁通量的变化量为零，故全过程导线截面通过的电量 =0.02C 17. 如图所示，在坐标系轴右侧存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁场内有一足够长的挡板垂直于轴放置，挡板与轴的水平距离为；轴左侧某矩形区域内（图中未画出）存在匀强电场，第二象限内有一粒子源，坐标为。某时刻一带正电粒子从点以初速度沿轴负方向射出，经电场偏转后经过点水平向右进入磁场，速度大小也为，此过程中粒子的轨迹全部位于电场内，粒子进入磁场后运动轨迹恰好与挡板相切。已知粒子质量为，电荷量为，不计粒子的重力，不考虑场的边界效应，求 （1）匀强磁场的磁感应强度的大小； （2）轴左侧电场强度的大小及电场区域的最小面积； （3）若在轴右侧磁场区域施加与轴左侧电场场强大小相等、方向水平向右的匀强电场，并改变挡板与轴的距离，使带电粒子的运动轨迹仍恰好与挡板相切，求此时挡板与轴的水平距离。 【答案】（1） （2）， （3） 【解析】 【小问1详解】 根据洛伦兹力提供向心力 粒子进入磁场后运动轨迹恰好与挡板相切，根据几何关系可得 联立解得 【小问2详解】 粒子从点以初速度沿轴负方向射出，经电场偏转后经过点水平向右进入磁场，可知速度变化量与轴正方向的夹角为，则电场强度轴正方向的夹角为，将点的速度沿电场方向和垂直于电场方向分解，如图所示 垂直电场方向有 沿电场方向 加速度为 联立解得 电场区域的最小面积 【小问3详解】 将分解成，，其中满足 解得 根据左手定则可知方向沿轴正方向，根据速度的合成分解可得 且 如图所示 则粒子运动可看成速度大小为的匀速直线运动与速度大小为的匀速圆周运动的合运动。根据洛伦兹力提供向心力 解得 带电粒子的运动轨迹仍恰好与挡板相切，求此时挡板与轴的水平距离 18. 如图甲所示，一个棱长为的立方体空间中存在着磁感应强度大小为，沿轴负方向的匀强磁场，质量为、电量为的带正电的粒子从左侧面的中心沿轴正方向射入立方体空间，粒子重力忽略不计。 （1）若粒子的速度大小任意取值，求粒子在磁场中运动的最长时间； （2）若粒子从面射出，求粒子速度大小的取值范围； （3）如图乙所示，将磁场撤掉，在立方体空间中加上沿轴正方向的匀强电场，粒子射出时的速度方向偏转了。如图丙所示，保持粒子的入射速度不变，再将立体空间分成左右相等的两个区域，左侧区域保持电场不变，右侧区域加上沿轴负方向的匀强磁场，磁感应强度大小为。粒子先后穿过电场和磁场区域，垂直面射出，求电场强度。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）由分析可知，粒子从左侧面飞出时时间最长。由向心力公式得 运动周期为 粒子在磁场中运动的圆心角为 解得 （2）若从棱射出时，沿y轴负方向看去，粒子的运动轨迹如图 由几何知识得： 若从棱射出时，沿y轴负方向看去，粒子的运动轨迹如图 由几何知识得 解得 （3）设粒子离开电场时沿轴的速度为，粒子射出时的速度偏转了45°，所以 ，， 所以 可知粒子恰好从棱射出。 ， 当右侧区域换成磁场时，由于水平位移变为原来的一半，所以电场中的运动时间也变为原来的一半，偏转位移 ，， 粒子进入磁场时速度与轴的夹角为 设粒子在磁场中的运动半径为 ， 联立解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 青岛市即墨区实验高级中学2023级2024-2025学年度 物理学科第三次质量检测试题 一、单项选择题(本题共8小题，每小题3分，共24分、在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的) 1. 回旋加速器工作原理示意图如图所示，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，两盒间的狭缝很小，粒子穿过的时间可忽略，它们接在电压为U、频率为f的交流电源上；若A处粒子源产生的氘核（）能在加速器中被加速到出加速器，下列说法中正确的是（　　） A. 不改变磁感应强度B和交流电源频率f，该回旋加速器不能用于加速α（）粒子 B. 若只增大磁感应强度B，则氘核获得的最大动能增大 C. 若只增大交流电压U，则氘核在回旋加速器中运行时间会变短 D. 若只增大交流电压U，则氘核获得的最大动能增大 2. 如图所示为洛伦兹力演示仪的结构示意图，演示仪中有一对彼此平行且共轴的励磁圆形线圈，通入电流I后，能够在两线圈间产生匀强磁场；玻璃泡内有电子枪，通过加速电压U对初速度为零的电子加速并连续发射。电子刚好从球心O点正下方的S点水平向左射出，电子通过玻璃泡内稀薄气体时能够显示出电子运动的径迹。则下列说法正确的是（　　） A. 若要正常观察电子径迹，励磁线圈的电流方向应为逆时针（垂直纸面向里看） B. 若保持U不变，增大I，则圆形径迹的半径变大 C. 若同时减小I和U，则电子运动的周期减小 D. 若保持I不变，减小U，则电子运动的周期将不变 3. 如图所示，边长为L的正方形CDEF区域内有方向垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，对角线CE和DF的交点为P，在P点处有一粒子源，可以连续不断地向纸面内各方向发射出正离子。已知离子的质量为m、电荷量为q，不计离子重力及离子间相互作用力。则离子不可能射出正方形区域的发射速率v应满足（　　） A. 0<v≤ B. 0<v≤ C. 0<v≤ D. 0<v≤ 4. 电磁场与现代高科技密切关联，并有重要应用。对以下四个科技实例，说法正确的是（　　） A. 图甲的速度选择器能使速度大小的粒子沿直线匀速通过，但与粒子的带电性质、带电量无关，但与速度方向有关 B. 图乙的磁流体发电机正常工作时电流方向为a→R→b，电阻R两端的电势差等于发电机的电动势 C. 图丙是质谱仪工作原理示意图，粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝，粒子的比荷越小 D. 图丁为霍尔元件，无论载流子带正电或负电，稳定时都是左侧的电势低于右侧的电势 5. 如图所示，倾角为θ的粗糙绝缘斜面（足够长）置于方向垂直纸面向外的匀强磁场中，磁感应强度为B。质量为 m、电荷量为q的带电滑块由静止释放，下滑 x 距离后飞离斜面。已知滑块与斜面间的动摩擦因数为μ，下列说法正确的是（　　） A. 滑块带负电 B. 滑块在斜面上做匀加速直线运动 C. 滑块离开斜面瞬间速率为 D. 滑块克服摩擦力做的功为 μmgx cos θ 6. 如图所示，圆心为O、半径为的金属圆形轨道固定在水平面内，长度为的直导体棒OA置于圆导轨上面，金属圆形轨道内存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度的大小，直导体棒O端和圆轨道引出导线分别与电阻、和电容器相连。导体棒在外力作用下绕O点以角速度顺时针匀速转动。已知导体棒的电阻，，，电容器的电容，不计金属圆形导轨电阻，下列说法中正确的是（　　） A. 通过导体棒的电流为 B. M板带负电 C. 外力做功的功率为 D. 电容器极板的带电荷量 7. 如图所示，MN、PQ是水平方向的匀强磁场的上下边界，磁场宽度为L．一个边长为a的正方形导线框（L>2a）从磁场上方下落，运动过程中上下两边始终与磁场边界平行．线框进入磁场过程中感应电流i随时间t变化的图象如右图所示，则线框从磁场中穿出过程中线框中感应电流i随时间t变化的图象可能是以下的哪一个（ ） A. B. C. D. 8. 如图所示，边长为正三角形内存在垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度大小为。的中心处有一粒子源，能够沿平面向任意方向发射速率为的粒子，粒子的质量为，电荷量为，不计粒子的重力。则粒子在磁场中运动的最短时间为（　　） A. B. C. D. 二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分) 9. 图甲所示为扬声器的实物图，图乙为剖面图，线圈处于磁场中，当音频电流信号通过线圈时，线圈带动纸盆振动发出声音。俯视图丙表示处于辐射状磁场中的线圈，磁场方向如图中箭头所示。则下面说法正确的是（　　） A. 环形磁体产生的磁感线是不闭合的 B. 图丙中，线圈上各点的磁感应强度不同 C. 当电流方向改变时线圈所受安培力方向一定改变 D. 图丙中当电流沿逆时针方向时，对应图乙中线圈所受安培力向上 10. 如图甲，螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场，图中箭头所示方向为其正方向．螺线管与导线框abcd相连，导线框内有一小金属圆环L，圆环与导线框在同一平面内．当螺线管内的磁感应强度B随时间按图乙所示规律变化时（ ） A. 在t1～t2时间内，L有收缩趋势 B. 在t2～t3时间内，L有扩张趋势 C. 在t2～t3时间内，L内有逆时针方向的感应电流 D. 在t3～t4时间内，L内有顺时针方向的感应电流 11. 如图所示，PQ、MN是固定在竖直平面内的光滑金属导轨，导轨间距离为L。一长度也为L、质量为m、电阻为r的导体棒GH，与导轨良好接触。一原长为L0，劲度系数为k的轻弹簧一端连接在导体棒的中点，另一端固定于水平地面。导体棒处在磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨所在平面水平向里的匀强磁场中。图中直流电源的电动势为E、内阻不计，电容器的电容为C，R1、R2为定值电阻，重力加速度为g，弹簧一直处于弹性限度内。初始时，开关断开，导体棒处于水平静止状态。现闭合开关，待电路重新稳定后（导体棒始终处于水平状态）。下列说法正确的是（ ） A. 导体棒中电流为 B. 轻弹簧的长度为 C. 电容器所带的电荷量为 D. 导体棒的重力势能减小了 12. 洛伦兹力演示仪电子束在匀强磁场中的运动轨迹可以呈“螺旋”状。现将这一现象简化成如图所示的情景来讨论：在空间存在平行于某个坐标轴方向的匀强磁场，由坐标原点在xOy平面内以初速度沿与x轴正方向成角的方向射入磁场的电子运动轨迹为螺旋线，其轴线平行于x轴，直径为D，螺距为，则下列说法中正确的是（　　） A. 匀强磁场的方向一定沿x轴正方向 B. 若仅增大电子入射的初速度，则直径D增大，而螺距将减小 C. 若仅增大匀强磁场的磁感应强度，则直径D减小，而螺距不变 D. 若仅增大角，则直径D增大，而螺距将减小 三、非选择题(本题共6小题，共60分) 13. 在图甲中，不通电时电流计指针停在正中央，当闭合开关时，观察到电流计指针向左偏。现按图乙连接方式将电流计与螺线管B连成一个闭合回路，将螺线管A与电池、滑动变阻器和开关S串联成另一个闭合回路。 （1）闭合开关S后，将螺线管A插入螺线管B的过程中，螺线管B的______端（选填“上”或“下”）为感应电动势的正极； （2）螺线管A放在B中不动，开关S突然断开瞬间，电流计的指针将______（选填“向左”“向右”或“不发生”）偏转； （3）螺线管A放在B中不动，滑动变阻器的滑片向左滑动，电流计的指针将______（选填“向左”“向右”或“不发生”）偏转。 14. 测一节干电池的电动势E和内阻r。某同学设计了如图甲所示的实验电路，已知电流表内阻与电源内阻相差不大。 （1）连接好实验电路，开始测量之前，滑动变阻器R的滑片P应调到_____________（选填“a”或“b”）端。 （2）闭合开关S1，S2接位置1，改变滑片P的位置，记录多组电压表、电流表示数。 （3）重复（1）操作，闭合开关S1，S2接位置2，改变滑片P的位置，记录多组电压表、电流表示数。 （4）建立坐标系，在同一坐标系中分别描点作出S2接位置1、2时图象如图乙所示。 ① S2接2时的图线是图乙中的_______________（选填“A”或“B”）线。 ② 每次测量操作都正确，读数都准确。由于S2接位置1，电压表的分流作用，S2接位置2，电流表的分压作用，分别测得的电动势和内阻与真实值不相等。则由图乙中的A和B图线，可得电动势和内阻的真实值，E=______________V，r=______________Ω。（保留3位有效数字） ③进一步对该实验误差进行分析，下列说法中正确的是______。 A．开关S2接1时，电池电动势的测量值等于真实值，电池内阻的测量值小于真实值。 B．开关S2接1时，电池电动势的测量值小于真实值，电池内阻的测量值大于真实值。 C．开关S2接2时，电池电动势的测量值等于真实值，电池内阻的测量值大于真实值。 D．开关S2接2时，电池电动势的测量值小于真实值，电池内阻的测量值小于真实值。 15. 如图甲所示，边长为L的n匝正方形金属线圈置于垂直线圈平面的磁场中，线圈的总电阻为R，用导线e、f连接一阻值也为R的定值电阻，其他电阻不计。磁场的磁感应强度B随时间的变化关系如图乙所示，正方向为垂直线圈平面向外。求： （1）在0到时间内，通过电阻R的电荷量； （2）在到时间内，电阻R两端的电压哪端高，高多少。 16. 如图所示，用粗细均匀的同种导线制成的正方形导线框，边长，质量，总电阻，从距离宽度的匀强磁场区域上边缘高处自由下落。当线框下边ab刚进入匀强磁场区域时，线框开始做匀速运动。（g取）求： （1）磁感应强度B的大小； （2）下边ab刚进入匀强磁场区域时，ab边两端的电压U大小； （3）线框在穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热Q； （4）全过程导线截面通过的电量q。 17. 如图所示，在坐标系轴右侧存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁场内有一足够长的挡板垂直于轴放置，挡板与轴的水平距离为；轴左侧某矩形区域内（图中未画出）存在匀强电场，第二象限内有一粒子源，坐标为。某时刻一带正电粒子从点以初速度沿轴负方向射出，经电场偏转后经过点水平向右进入磁场，速度大小也为，此过程中粒子的轨迹全部位于电场内，粒子进入磁场后运动轨迹恰好与挡板相切。已知粒子质量为，电荷量为，不计粒子的重力，不考虑场的边界效应，求 （1）匀强磁场的磁感应强度的大小； （2）轴左侧电场强度的大小及电场区域的最小面积； （3）若在轴右侧磁场区域施加与轴左侧电场场强大小相等、方向水平向右匀强电场，并改变挡板与轴的距离，使带电粒子的运动轨迹仍恰好与挡板相切，求此时挡板与轴的水平距离。 18. 如图甲所示，一个棱长为的立方体空间中存在着磁感应强度大小为，沿轴负方向的匀强磁场，质量为、电量为的带正电的粒子从左侧面的中心沿轴正方向射入立方体空间，粒子重力忽略不计。 （1）若粒子的速度大小任意取值，求粒子在磁场中运动的最长时间； （2）若粒子从面射出，求粒子速度大小的取值范围； （3）如图乙所示，将磁场撤掉，在立方体空间中加上沿轴正方向的匀强电场，粒子射出时的速度方向偏转了。如图丙所示，保持粒子的入射速度不变，再将立体空间分成左右相等的两个区域，左侧区域保持电场不变，右侧区域加上沿轴负方向的匀强磁场，磁感应强度大小为。粒子先后穿过电场和磁场区域，垂直面射出，求电场强度。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$